(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気−機械エネルギ変換素子に周波信号を印加することで振動体を励振させ駆動力を得るようにした振動波モータの駆動制御装置において、
前記振動波モータを起動する際に、前記周波信号の電圧値を第１の値に設定して該周波信号を前記振動波モータヘ供給し、該供給の開始後、前記周波信号の電圧値を前記第１の値よりも大きい規定値まで増加させてから、前記周波信号の周波数を低周波側へ走査し、前記振動波モータの駆動を停止する際に、前記周波信号の周波数を高周波側へ走査してから、前記周波信号の電圧値を前記規定値から前記規定値より小さい第２の値に減少させ、前記周波信号の電圧値が前記第２の値に等しくなった後、前記周波信号の前記振動波モータヘの供給を停止する制御手段を有することを特徴とする振動波モータ駆動制御装置。
【請求項２】
前記振動波モータは、電気−機械エネルギ変換素子と弾性体とからなる振動体と、前記振動体に加圧接触されて配置される移動体とから構成され、
前記制御手段は、前記電気−機械エネルギ変換素子に印加する周波信号の周波数を変化させることにより前記振動波モータの回転速度を制御することを特徴とする請求項１に記載の振動波モータ駆動制御装置。
【請求項３】
電気−機械エネルギ変換素子に周波信号を印加することで振動体を励振させ駆動力を得るようにした振動波モータの駆動制御装置に適用される駆動制御方法において、
前記振動波モータを起動する際に、前記周波信号の電圧値を第１の値に設定して該周波信号を前記振動波モータヘ供給し、該供給の開始後、前記周波信号の電圧値を前記第１の値よりも大きい規定値まで増加させてから、前記周波信号の周波数を低周波側へ走査して前記振動波モータの駆動を行う第１の制御ステップと、
前記振動波モータの駆動を停止する際に、前記周波信号の周波数を高周波側へ走査してから、前記周波信号の電圧値を前記規定値から前記規定値より小さい第２の値に減少させ、前記周波信号の電圧値が前記第２の値に等しくなった後、前記周波信号の前記振動波モータヘの供給を停止する第２の制御ステップとを有することを特徴とする振動波モータ駆動制御方法。
【請求項４】
請求項３に記載した振動波モータ駆動制御方法をコンピュータに実行させるプログラムを記憶したことを特徴とするコンピュータにより読み出し可能な記憶媒体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、振動波モータ駆動制御装置、駆動制御方法、及び記憶媒体に関し、特に、電気−機械エネルギ変換素子に周波信号を印加することで振動体を励振させ駆動力を得るようにした振動波モータの駆動制御装置、当該駆動制御装置に適用される駆動制御方法、及び当該駆動制御方法を実行するプログラムを記憶した記憶媒体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に振動波モータは、電気−機械エネルギ変換素子と弾性体とからなる振動体と、その振動体に加圧接触された移動体とから構成され、電気−機械エネルギ変換素子に周波信号（交流信号）を印加することで振動体を励振させて駆動力を得、その駆動力が移動体を駆動して移動体は回転等の運動を行う。振動波モータでは、位相の異なる周波信号が電気−機械エネルギー変換素子に印加され、これによって位相の異なる複数の定在波が振動体に形成され、これらの複数の定在波を合成することによって振動体が振動する。
【０００３】
こうした振動波モータの回転駆動を制御する制御装置として、従来、例えば特開平３−１８２８２号公報等で示される制御装置がある。該制御装置によれば、振動波モータにはその回転速度が、電気−機械エネルギ変換素子に印加される周波信号の周波数に応じて変化する性質があるので、振動波モータを滑らかに起動させる場合、まず周波信号の周波数を、振動波モータの回転速度がゼロになる周波数に設定した上で、規定電圧を有した周波信号を電気−機械エネルギ変換素子に印加し、その後、周波信号の周波数を、振動波モータの所望の回転速度に相当する周波数に徐々に変化させる。また、振動波モータを滑らかに停止させる場合、まず周波信号の周波数を、振動波モータの回転速度が０になる周波数に変えた上で、周波信号の規定電圧をゼロにする。さらに、振動波モータを急激に停止させて位置決めを行なう場合は、周波数をそのままに周波信号の規定電圧をゼロにする。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、一般に周波信号が、振動波モータの回転速度がゼロである周波数に設定されていても、周波信号が規定電圧を有している場合には、振動体が振動しており、そのため、上記従来の制御装置により制御された振動波モータにおいて、起動時に周波信号の電圧値が零から規定電圧値へ切り替わったとき、及び停止時に周波信号の電圧値が規定電圧値から零へ切り替わったときに、振動体の振動振幅が急変し、その衝撃により異音を発生するという問題点があった。
【０００５】
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであって、起動時及び停止時に異音が発生することを防止した振動波モータ駆動制御装置、駆動制御方法、及び記憶媒体を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１記載の発明によれば、電気−機械エネルギ変換素子に周波信号を印加することで振動体を励振させ駆動力を得るようにした振動波モータの駆動制御装置において、前記振動波モータを起動する際に、前記周波信号の電圧値を第１の値に設定して該周波信号を前記振動波モータヘ供給し、該供給の開始後、前記周波信号の電圧値を前記第１の値よりも大きい規定値まで増加させてから、前記周波信号の周波数を低周波側へ走査し、前記振動波モータの駆動を停止する際に、前記周波信号の周波数を高周波側へ走査してから、前記周波信号の電圧値を前記規定値から前記規定値より小さい第２の値に減少させ、前記周波信号の電圧値が前記第２の値に等しくなった後、前記周波信号の前記振動波モータヘの供給を停止する制御手段を有することを特徴とする。
【０００７】
また、請求項３記載の発明によれば、電気−機械エネルギ変換素子に周波信号を印加することで振動体を励振させ駆動力を得るようにした振動波モータの駆動制御装置に適用される駆動制御方法において、前記振動波モータを起動する際に、前記周波信号の電圧値を第１の値に設定して該周波信号を前記振動波モータヘ供給し、該供給の開始後、前記周波信号の電圧値を前記第１の値よりも大きい規定値まで増加させてから、前記周波信号の周波数を低周波側へ走査して前記振動波モータの駆動を行う第１の制御ステップと、前記振動波モータの駆動を停止する際に、前記周波信号の周波数を高周波側へ走査してから、前記周波信号の電圧値を前記規定値から前記規定値より小さい第２の値に減少させ、前記周波信号の電圧値が前記第２の値に等しくなった後、前記周波信号の前記振動波モータヘの供給を停止する第２の制御ステップとを有することを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。
【００１２】
図１は、本発明の一実施形態に係る振動波モータ駆動制御装置の構成を示すブロック図である。
【００１３】
１はマイクロコンピュータ、２はマイクロコンピュータ１に接続されたメモリ、３はマイクロコンピュータ１からのデジタル指令値をアナログ電圧に変換するＤ／Ａ変換器、４はＤ／Ａ変換器３の出力電圧値に応じた周波数を持つ周波信号を出力するＶ／Ｆ変換器である。５は電圧印加手段であり、Ｖ／Ｆ変換器４より出力された周波信号に対して、振動波モータ６を駆動すべく波形整形を行い、振動波モータ６に出力する。電圧印加手段５から出力される周波信号の電圧値は、マイクロコンピュータ１からの指令によりその値が変化するようになっている。
【００１４】
７は振動波モータ６の回転角度座標を検出するためのロータリーエンコーダであり、振動波モータ６の回転に伴いロータリーエンコーダ７からパルス信号がカウンタ８に入力される。カウンタ８では、入力されたパルス信号を基に、累積パルス数を計数し、位置情報としてマイクロコンピュータ１に入力する。
【００１５】
図１においては、振動波モータ６とロータリーエンコーダ７とが直接係合する例を示したが、ギアあるはベルト等の伝達機構を介在されるようにしてもよい。
【００１６】
図２は、振動波モータ６に入力される周波信号の周波数に対する、振動波モータ６内の振動体の振動振幅および振動波モータ６の回転速度の関係を表わしたグラフである。
【００１７】
図２から分かるように、一般に振動波モータでは、周波信号の周波数に応じて、振動体の振動振幅およびモータ回転速度が変化し、共振周波数ｆｏよりも高い周波数領域では、周波数が高くなるにつれて振動体の振動振幅およびモータ回転速度が徐々に減少する性質がある。そして、所定周波数ｆａにおいてモータ回転速度は零となる。なお、振動体の振動振幅は、所定周波数ｆａにおいても零にはならない。
【００１８】
従来、振動波モータ６の滑らかな起動を行ないたい場合は、通常所定周波数ｆａに等しいかあるいは所定周波数ｆａより大きい周波数を初期周波数として周波信号に設定し、規定の電圧値を持つ周波信号を振動波モータ６ヘ与える。その後、周波信号の周波数を徐々に低周波側へ走査して所望の回転速度に相当する周波数に近づける。
【００１９】
一方、振動波モータ６の滑らかな回転停止を行ないたい場合は、規定の電圧値を持つ周波信号の周波数を高周波側へ走査して、通常所定周波数ｆａに等しいかあるいは所定周波数ｆａより大きい周波数に至らしめる。そして、回転が停止した時に周波信号の規定の電圧値を零にする。また、位置決めを行なう場合は、周波数の走査は行わず、周波信号の規定の電圧値をゼロにし、振動波モータ６の回転を停止させる。
【００２０】
従来は、こうした起動および停止の際に異音を発生していた。この現象は、図２で示すように、周波信号の周波数が、回転速度ゼロであるような領域においても振動体の振動振幅がゼロでないことに起因する。すなわち、起動時において振動波モータ６に通電を開始すると（即ち、周波信号の電圧値を零から規定値に切り換える）、振動波モータ６ヘいわゆるステップ入力が与えられ、超音波振動が非常に短い時定数で立ち上がる。このため、ロータ（移動体）ヘ衝撃力が与えられ、可聴域の機械的振動を発生させ、異音として耳に聞こえる。
【００２１】
また、モータ停止時においても同様に、振動波モータ６への通電を停止すると（即ち、周波信号の電圧値を規定値から零に切り換える）、非常に短時間で振動体の振動振幅がゼロになるために、ロータ（移動体）ヘ衝撃力が与えられ、異音が耳にきこえることになる。
【００２２】
そこで、本発明においては、上記衝撃力を緩和するために、マイクロコンピュータ１が電圧印加手段５に指令を出して、モータ起動時に周波信号の電圧値を規定値Ｖｏより小さい値Ｖａに設定しておいて通電開始を行い、その後、徐々に電圧値を上げて規定電圧Ｖｏに達するようにする。この方法により実験したところ、異音を著しく低減することができた。
【００２３】
また、モータ停止時においても、周波信号の電圧値を規定電圧値Ｖｏから徐々に下げて小さい電圧Ｖｂにし、その後に通電を切るようにする。この方法により実験したところ、異音の低減に著しい効果が認められた。
【００２４】
さらに、上記電圧値Ｖａ，Ｖｂと異音との関係を測定したところ、起動時および停止時のいずれにおいても電圧値Ｖａ，Ｖｂが規定電圧Ｖｏの３０％以下の電圧であれば、異音が耳に聞こえることがないことが分かった。
【００２５】
そこで、本実施の形態では、起動時は周波信号の電圧値を規定電圧Ｖｏの３０％の値に設定した状態で通電を開始し、その後、周波信号の電圧値を規定電圧Ｖｏに達するまで徐々に上昇させるようにする。また、停止時は周波信号の電圧値を規定電圧Ｖｏから徐々に低下させ、規定電圧Ｖｏの３０％に達したあとに通電を停止するようにする。
【００２６】
またさらに、モータ起動時に周波信号の電圧値をＶａからＶｏへと変化させる際の所要時間、あるいはモータ停止時に周波信号の電圧値をＶｏからＶｂへと変化させる際の所要時間を、０．００１秒以上でかつ０．００８秒以下に設定することが、異音防止や回転制御性能の点から好ましい。
【００２７】
なお、前述した実施形態における振動モータ駆動制御装置はハードウェアで構成しても、またソフトウェアで構成してもよく、振動モータ駆動制御装置の機能をソフトウェアによって実現する場合には、前述した実施形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを記憶した記憶媒体を、システムあるいは装置に供給し、そのシステムあるいは装置のコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ）が記憶媒体に格納されたプログラムコードを読み出して実行することによっても、本発明が達成されることは言うまでもない。
【００２８】
この場合、記憶媒体から読み出されたプログラムコード自体が、前述の実施形態の機能を実現することになり、そのプログラムコードを記憶した記憶媒体が本発明を構成することになる。
【００２９】
プログラムコードを供給するための記憶媒体として、例えば、フロッピィディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ＲＯＭなどを用いることができる。
【００３０】
また、コンピュータが読み出したプログラムコードを実行することにより、前述した実施形態の機能が実現されるだけでなく、そのプログラムコードの指示に基づき、コンピュータ上で稼働しているＯＳなどが実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が実現される場合も、本発明に含まれることは言うまでもない。
【００３１】
さらに、記憶媒体から読み出されたプログラムコードが、コンピュータに挿入された機能拡張ボードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書き込まれた後、そのプログラムコードの指示に基づき、その機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わるＣＰＵなどが実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が実現される場合も、本発明に含まれることは言うまでもない。
【００３３】
本発明によれば、振動波モータの起動時及び停止時に異音が発生することを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る振動波モータ駆動制御装置の構成を示すブロック図である。
【図２】振動波モータに入力される周波信号の周波数に対する、振動波モータ内の振動体の振動振幅および振動波モータの回転速度の関係を表わしたグラフである。
【符号の説明】
１  マイクロコンピュータ（制御手段）
２  メモリ
３  Ｄ／Ａ変換器
４  Ｖ／Ｆ変換器
５  電圧印加手段
６  振動波モータ
７  ロータリーエンコーダ
８  カウンタ
【図１】
0004541497.tif 000002
【図２】
0004541497.tif 000003